Mi a diffrakciós szög 1

§ 124. A diffrakciós a rések. Diffrakciós spektrumok. A diffrakciós rács. A fényszórás zavaros média

A laboratóriumi gyakorlat a diffrakciós mintázat jellemzően szűk rések izzó. Ezért a fény diffrakciós események egy, kettő, és sok párhuzamos rések nézzük részletesebben.

1. Diffrakciós egy rés. Legyen a képernyőn egy keskeny négyszögletes rés beeső sugár párhuzamos monokromatikus sugárzás a normál és a képernyő (ábra. 325, a). Minden a sugarak áthaladó a rés az eredeti irányban összegyűjtjük lencse egyetlen ponton C. A képernyőn található, a fókuszsíkjában a lencse (pontosabban, a sugarak megy egy egyenes vonal párhuzamosan húzódó rés révén O). Az út közötti különbség az összes ilyen sugárzás nulla, mivel a lencse nem hoz létre útkülönb. Következésképpen, a ponton át O lesz egy fénycsík (megvilágítás max), a párhuzamos rések.

Most elismerik, hogy a diffrakció miatt a gerendák a rés fogják használni nemcsak az eredeti irányba, de különböző szögekben, hogy ebben az irányban az úgynevezett szög diffrakciós). Tekintsünk egy sugárnyaláb diffraktált a rés olyan szögben, hogy a különbség

a stroke között extrém sugárnyaláb egyenlő a hossza a fényhullám Ezután a teljes fénysugár lehet osztani, például két egyenlő területeken zónáknak nevezett Fresnel amelyre az útvonal közötti különbséget minden egyes gerenda az első zóna és a megfelelő gerendaszerű a második zóna lesz egyenlő gyűjtik össze, a lencse egy átmenő ezeket prointerferiruyut sugarak és kölcsönösen eloltották. Ennek eredményeként, akkor átmegy egy sötét csík - diffrakciós minimum. Nyilvánvaló, ugyanazt a diffrakciós minimális ponton megy keresztül szimmetrikus pont gerendák kialakítjuk a legalább az ábrán nem látható).

Tekintsünk egy másik köteg sugarak diffraktált olyan szögben, hogy az útvonal közötti különbség a szélsőséges sugarak a sugár egyenlő (ábra. 325). Ezután a teljes fénysugár lehet osztani három Fresnel zóna: és a III. Magától értetődik, hogy a két szomszédos zónák (például, az I. és II) kioltják egymást (az az út közötti különbség a gerendák E zónák egyenlő egy harmadik zónában lesz kiemelkedő, és azt diffrakciós csúcs egy sorban ponton áthaladó Hasonló csúcs jelenik meg egy sorban áthaladó megvilágítás pontszimmetrikus csúcsok jelentősen kevesebb lesz, mint a maximális megvilágítás O, O hiányzik, mivel a teljes fénysugár áthalad a résen, míg az hiányzik csak egyharmada sugárnyaláb.

Hasonló érvelés könnyen azt mutatják, hogy a maximumok lesz található minimumok által generált sugarak diffrakciós egy olyan szögben, amely a ray beam lehet osztani négy Fresnel zónában tovább található maxima által termelt sugarak diffrakciós szögben megfelelő öt zónák a Fresnel Ezek maxima hiányzik a már egyötöde a nyaláb áthalad a rés, így kisebb lesz a megvilágítás fényerőssége magasságra

Rátérve általánosítani, azt mondhatjuk, hogy

kötegek sugarak diffraktált szögek megfelelő páratlan számú Fresnel zónák létrehozása képernyőn diffrakciós maximumot, míg a kötegek sugarak diffraktált szögek megfelelő páros számú Fresnel zónák létrehozása diffrakciós minimumok. Illumination maxima növelésével csökken szög diffrakciós gerendák, hogy hozzon létre ezen maximumok.

Így a kapott diffrakciós egy rés, egy váltakozása világos és sötét sávok, szimmetrikusan elhelyezkedő két oldalán a központi fénycsík. Illumination fénycsíkok gyorsan csökken a távolság növelésével a központi csík. Ez a diffrakciós mintázat ábrán látható. 326 (lásd. Szintén fényképezni ábrán. 321, b).

Mint láttuk, a diffrakciós csúcsok kapott különbség a sugarak és a diffrakciós

mélypontra - de ábrán. 325 világos, hogy amennyiben egy - a rés szélessége. Következésképpen, a diffrakciós csúcsok diffrakciós fény egyik rés figyelhető meg szögek, melyek

és diffrakciós minimumok - szögek, melyek

2. diffrakciós két vagy több párhuzamos rések. Legyen egy fénysugár párhuzamos monokromatikus sugárzás merőlegesen esnek a képernyőre a két párhuzamos rések található olyan távolságra egymástól (ábra. 327). Akkor ezek a repedések vált koherens fényforrások.

Ha a képernyő kerül egy gyűjtő lencse C, a képernyőn található, a fókuszsíkjában a lencse, diffrakciós bekövetkezik-kártyát, amely az eredménye a két folyamat: a diffrakciós fény minden egyes nyílásba, és az interferencia fény a két hasíték. Azonban a fő jellemzői ennek a folyamatnak határozza meg a második, hogy megismertessék amely most viszont.

Tekintsük a sugarak alá, például a bal oldali szélén a két hasíték. Mivel a diffrakciós fény a repedéseket fog terjedni minden irányban (ábra. 327, a). Ábra. 327 b, hogy a útkülönbség párhuzamos sugarak diffraktált a rések szögben egyenlő

A csapadékot lencse C vonal (párhuzamosan húzódó rések révén a képernyő pont), ezek a sugarak prointerferiruyut; interferencia eredményeként függ a nagysága a útkülönbség Ha az útvonal különbség egyenlő egész számú hullámok, t. e. során

sugarak lesz képernyőn maximális interferenciát. Ha az útvonal különbség egyenlő páratlan számú fél hullámhosszú, azaz a. E. alatt

gerendák, így a képernyő minimális beavatkozása.

Így a diffrakciós szögek megfelelő maximumokat a képernyő fénysűrűség, meghatározva a kapcsolatban

és a diffrakciós szögek megfelelő minimumok a megvilágítás, a kapcsolatban

ahol egész szám (pozitív és negatív) pozitív egészek

Szerint (8) képletű, mindkét oldalán a központi csúcs, amely megfelel az első maximális érték található - jobb és bal vannak elrendezve több második maxima, stb azonban a lehetséges számát maxima korlátozódik: ez nem lehet nagyobb, mint ... Valójában szerint a (8) képletű

A megvilágítás különböző csúcsok változik. Legerősebben megvilágított az első központi csúcs maximumokat megvilágított gyengébb második gyengébb csúcsok, stb (ábra 328; ... Függőleges megvilágítás késik

diffrakciós mintázat vízszintes - a távolság a központi csúcs). Ez azért van, mert, amint azt már az, ha figyelembe vesszük a diffrakciós származó egyetlen rés, ernyőmegvilágítási előállított diffrakciós sugarak csökken a növekvő diffrakciós szög.

A számítások, ami nem fogunk foglalkozni, azt mutatják, hogy a diffrakciós fény egy sor több párhuzamos rések találhatók, közel egymáshoz, létrehozza ugyanazt a diffrakciós képet, mint abban az esetben két rések. Csak a csúcsok több fényes és keskeny, és megosszák mélypontra - széles és majdnem teljesen sötét. A távolság a szomszédos maximuma és fényereje növekszik, ahogyan a rések száma.

Általános képletű (8), amely meghatározza a helyét a maximumok a diffrakciós a két rés, továbbra is érvényes az esetben, ha sok diffrakciós rések.

Szerint (8) képletű, a helyét minden csúcs függ a fény hullámhossza Minél nagyobb X, annál így tovább. E. A magas szög diffrakciós csúcs kapott a hullámhossz. Ebből következik, hogy amikor a fehér fény minden csúcsot (kivéve a központi) szerez rózsaszín színéhez, annak belső pereme (viszonyítva a központi csúcs) lesz lila, és a külső - a vörös, mint bíbor szín megfelel a legrövidebb hullámhosszú, és piros - a legtöbb hosszú; közötti lila és vörös magas árrés rendezi a fennmaradó spektrális színek (ábra. 329). Ebben a tekintetben a diffrakciós csúcsok nevezzük diffrakciós

spektrumok, valamint a megrendelések száma a spektrum. Nulladrendű spektrum fehér marad, mivel a képlet szerint (8), egy diffrakciós szög minden hullámhosszon

Meg kell jegyezni, hogy a diffrakciós spektrumát magasabb rendű kezdenek egymásra. Így, abban az esetben, fehér fény spektruma a második és a harmadik megrendelések már részben átfedik a hosszú hullámhosszú részét a spektrum a 2. érdekében kivetett rövid hullámhosszú részét a spektrum a sorrendben 3).

A gyűjtemény egy nagyszámú szűk párhuzamos rések közel egymáshoz nevezzük egy diffrakciós rács, és a távolság a szomszédos rések - ráccsal időszak (. Ábra 330, az áramkör). Rácsállandó időszakban és azonos szélességű rések vannak úgynevezett reguláris.

Diffrakciós rácsok készülnek letétbe vékony karcolások (karcolások) felületén az üveglap (átlátszó rácsot) vagy egy fém tükör (reflexiós rácson). Nyilvánvaló, hogy az ilyen rácsok szerepjáték rések közötti intervallumok stroke. A stroke alkalmazott gyémánt vágó elválasztó géppel. Legjobb rácsokkal kell 1200-1500 sorok per milliméter, ami megfelel az időszak

Révén a rács tartják nagyon pontos mérésére hossza fényhullámok. Ehhez használjon egy diffrakciós spektroszkóp ábrán vázlatosan bemutattuk. 331. A diffrakciós rács 1 van felszerelve az álló lemezen 2, amelynek szögletes Division. Fény a forrástól halad át a keskeny résen a kollimátor 3 és esik a rács. Forgatása által a teleszkóp 4, nabodyat látását vonal a vizsgált diffrakciós spektrumát. Visszaszámlálás diffrakciós szög megfelelő ez a sor termék 5 használatával nóniuszos társított teleszkóp. Ezután, a képletben

kapott (8) képletű szubsztituált mért szög értékét és a sorrendben a spektrum, amelyben a vonal figyelhető meg, és kiszámítjuk a hullámhossz

Általánosságban elmondható, hogy egy diffrakciós rács szolgálhat nem csak egy kombinációja rések, hanem bármely gyűjteménye nagyszámú szabálytalanságok (nyílások és akadályok) egy síkban vagy térfogat; az utóbbi esetben ez az úgynevezett térbeli rácson. Méretezett (szabálytalan) rácsot, például úgynevezett zavaros közeg, azaz. E. A környezet, amelyben a súlyozott több nagyon finom részecskék egy idegen anyag. Ahhoz, hogy a zavaros közeg közé tartoznak a kolloid oldatok, füstgázok, valamint m. P.

Áthaladva a zavaros közeg, a fény diffraktált belőle véletlenszerűen (szabálytalanul) elhelyezett mikroszkopikus egyenetlenségeket terjed minden irányban, azaz. E. Azt mondják, hogy szétszórt (nem jelentenek különösebb diffrakciós minta). Ezért a diffrakciós fény zavaros média gyakran nevezik fényszórás. Az ilyen szórás figyelhető meg, például, a poros levegő, napfény behatol: miatt szétszórt fény porszemcsék láthatóvá válnak sugarak oldalról.

Különösen érdekes az úgynevezett molekuláris és szórja a fényt, amely előfordul a folyadékok és gázok, teljesen idegen részecskéket. Ebben az esetben, a fény diffraktált (szétszórt) a legkisebb tömítő közeg (sűrűség ingadozásai) által okozott felhalmozódást véletlenszerű jelentős molekulák száma diszkrét helyeken térfogat folyékony (vagy gáz); Ezek a klaszterek által létrehozott kaotikus termikus mozgása molekulák.

Az intenzitás a szórt fény nagyon alacsony molekulatömegű szórás; csak akkor válik láthatóvá, amikor a fény áthalad a nagy vastagsága a szórás közegben.

Összefoglalva, a molekuláris szétszórt fény a légkörben magyarázza a kék szín az ég, és a sárgás árnyalatot a napkorong. Szerint a Rayleigh,

intenzitása szórt fény fordítottan arányos a negyedik hatványával hullámhossz

Ennek megfelelően, a fehér (napelem) áthaladó fény a légkörbe, főként szétszórt hullámok megfelel a kék és a kék szín. Ebben az összefüggésben, a sugárzott fény a légkörön keresztül Főleg hosszú hullámok, és így ez a napkorong narancssárga árnyalatú.